MSP4000型处理器在软交换终端设备中的应用

摘  要：MSP4000是PMC—Sierra公司生产的多业务处理器．内部集成了语音编解码用DSP、MIPS内核、VPN安全引擎和MAC控制器等．使用这种处理器可完成软交换系统中IAD设备的设计。介绍MSP4000的系统结构及各个模块的功能．并给出根据MSB4000设计的IAD设备的硬件方案和软件流程。
关键词：MSP4000；IAD；软交换；VPN；应用

1 引言
    随着全球宽带网络的迅猛发展．软交换系统的应用越来越广泛．对软交换终端设备的需求量越来越大，而目前的软交换终端如IAD(Integratecl Ac-cess Device)设备、AG(Acce8s Gateway)设备、IP话机等普遍存在成本高、穿越NAT和防火墙困难、IP语音通讯安全难以保证等问题。本文介绍一种低成本的IAD设备设计方案．该方案彻底解决了软交换终端设备穿越私网和语音安全的问题。

2  MSP4000型多业务处理器
    该方案采用PMC—Sierra公司的MSP4000型多业务处理器为核心处理电路，配合尽量少的外围电路即可完成IAD设备的设计。电路内置的DSP内核可以满足不同语音压缩算法和编解码的需要．同时．电路集成了加密安全引擎．能够提供支持专业远程办公要求的高性能VPN服务。另外，内置的3个MAC控制器配合路由软件包可提供对NAT的支持．能满足小型企业．专业远程办公及分支机构的V0IP应用。MSP4000的硬件结构如图1所示。

2．1 MIPS32 4Km内核
    MIPS32 4Km内核是MSP4000的主控制器。其工作频率为150 MHz，内含16 KB高速指令缓存和16 KB高速数据缓存．完全能满足数据处理的需要。

2．2 内存控制器
    内存控制器是外部SDRAM和Flash的接口控制电路．通过内部的4路交换模块和总线控制器实现外部SRAM和Flash与MIPS内核进行数据交换和数据缓存，可支持128 MB SDRAM和32 MBFlash。

2．3 语音引擎
    语音引擎采用100 MHz的ISI ZSP数字信号处理器．它集成了80 KB的指令缓存和64 KB的片上SRAM，同时．还集成了一个ADPCM的硬件加速器。通过电话接口电路与外部的SLtO(用户电路)连接。语音引擎支持G．711u、G．711a、G.723．1、G．726、G．729a/b等编码及压缩算法．以及G．168的回波抵消、G71l—Fax、T．38一Fax、DTMF生成与检测等功能。

    超快的多业务总线是真正的并行处理总线，峰值处理带宽达3．2 Gb／s，采用优先接入策略来满足语音和数据流的无阻塞处理。

2．5 安全引擎
    安全引擎支持DES、3DES、MD5、SHA一1等算法的硬件加速．可产生真正的32位随机数，完全符合IPsec标准．满足VPN的应用。

2．6 电话接口
    电话接口采用双TDM接口，每个TDM接口提供128个全双工通道。能够自适应或从WAN口提取时钟．可与GSLAC/Tl／El的成帧器直接接口。

2．7 系统控制
    提供8个中断输入、多条GPIO(通用I／O)线、2个系统时钟、1个MIPS定时器、1个看门狗定时器、1个拷贝引擎．提供高达12 Mtds的数据吞吐量。

2．8 系统的辅助接口
    提供1个UAIRT(通用异步串行接口)、1个SCC(串行通信控制器)接口、1个SPI／MPI和1个双线串口。

2．9 MAC控制器提供3个独立的10／100以太网MAC控制器，支持VLAN标签和DMZ功能。

3 MSP4000在IAD设备中的应用
3．1 lAD设备的硬件原理
    如图2所示．MSP4000是IAD设备的单片解决方案．通过极少的外围器件即可完成设计，有效地减小了PCB的面积。该方案具有较高的性价比。

    外接的Flash(SST39VF320)是程序存储器，系统软件由此自举启动。SDRAM(K4S643220)是程序的运行空间。

    3个MAC控制器通过外接的Ethemet物理层电路(RTL8201)和网口滤波器提供3个独立的以太网接口．3个接口可以任意设置为WAN口和LAN口．系统软件提供路由功能，配合安全引擎提供VPN功能。

    其UART口外接RS232的电平转换电路，为I-AD提供CU(Command Line Interface)调试接口。

    MSP4000的TDM接口连接外部的4通道CODEC，实现4路FXS接口，其中AM79QO3是4通道CODEC,AM79R79是单片SLLC电路。

3．2 lAD设备的软件实现
    MSP4000提供了丰富的应用软件与驱动模块，如VPN、以太网驱动、CODEC驱动等。用户仅需添加自己的VOIP协议栈如SIP／H．323／MGCP等，就可方便快速地开发IAD设备。

    图3示出巨龙公司基于MSP4000开发的SIP协议IAD的软件流程。

    MSP4000的初始化流程有着与RTOS中标准BSP(Board Support Package)要求相同的次序。系统初始启动时，MSP4000自动读取Bootrom中的指令。对系统进行基本的初始化工作。然后运行SIP协议栈、SIP UA及其配置管理软件，实现SIP终端的功能。对于私网与防火墙的穿越，也可利用MSP4000内置的VPN引擎来实现。